芒刺参数对电晕放电及细颗粒物脱除特性的影响

为研究芒刺电极参数对电晕放电及颗粒物脱除特性的影响,建立静电除尘器机理实验台。在不同电压和颗粒物浓度下,分别研究了芒刺厚度δ和芒刺间距L对电晕电流及PM_2.5、PM₁₀脱除效率的影响。结果表明,薄芒刺电极的电晕放电和对各粒径段颗粒物的脱除能力高于厚芒刺电极,其中对粒径为0.2~2 μm的颗粒物的脱除效率提升明显;低电压和高颗粒物浓度时,薄芒刺电极对电晕放电和颗粒物脱除能力的提升尤为明显。随着芒刺间距的减小,电晕电流和颗粒物脱除效率均呈先增大后减小的趋势。芒刺间距为50 mm时,电极的电晕电流最大;芒刺间距为80 mm时,电极对PM_2.5、PM₁₀的脱除效率最高。研究结果为静电除尘器中芒刺电极的设计、选型提供了参考依据。     

烟气成分对湿式电除尘器电晕放电特性的影响

建立单通道线板式湿式电除尘器机理实验台,考察烟气中主要成分(O₂、H₂O和粉尘)对湿式静电除尘器放电特性的影响。随着烟气成分(O₂、H₂O和粉尘)浓度的增加,空间静电场中负电荷密度增加,电场分布均匀性提高,抑制电晕放电,电晕电流降低;随着电压升高,烟气成分对电晕放电的抑制作用减弱。其中,烟气中O₂的体积分数增加引起电晕电流下降的速率不为常数,O₂体积分数小于6%时,下降速率明显减小。烟气中液相水滴附着在电晕线表面引起表面电场畸化,起晕电压降低,击穿电压提高,湿式静电除尘器的工作电压窗口增大。电晕电流与烟气中粉尘浓度呈线性相关关系,粉尘粒径越小对电晕放电的抑制作用越明显。     

烟气成分对湿式电除尘器电晕放电特性的影响

建立单通道线板式湿式电除尘器机理实验台,考察烟气中主要成分(O₂、H₂O和粉尘)对湿式静电除尘器放电特性的影响。随着烟气成分(O₂、H₂O和粉尘)浓度的增加,空间静电场中负电荷密度增加,电场分布均匀性提高,抑制电晕放电,电晕电流降低;随着电压升高,烟气成分对电晕放电的抑制作用减弱。其中,烟气中O₂的体积分数增加引起电晕电流下降的速率不为常数,O₂体积分数小于6%时,下降速率明显减小。烟气中液相水滴附着在电晕线表面引起表面电场畸化,起晕电压降低,击穿电压提高,湿式静电除尘器的工作电压窗口增大。电晕电流与烟气中粉尘浓度呈线性相关关系,粉尘粒径越小对电晕放电的抑制作用越明显。     

烟气成分对静电除尘器放电特性的影响

为了研究烟气中O₂、H₂O、CO₂体积分数变化对负电晕放电特性的影响机理,采用实验和数值模拟方法分析静电除尘器在不同气体成分下的伏安特性,应用COMSOL软件建立模拟烟气的电晕放电模型. 研究结果表明：当CO₂体积分数增大,O₂体积分数降低时,起晕电压增大,电流在低电压时与CO₂体积分数负相关,在高电压时正相关;当相对湿度增大时,起晕电压降低,电流在低电压时与相对湿度正相关,在高电压时负相关;当CO₂体积分数增大,O₂体积分数降低时,电子数量增大;当相对湿度增大时,空间中的负离子团数量增大,离子迁移率降低. CO₂体积分数和相对湿度增大,空间电荷密度增大,有利于增大扩散荷电量,从而提高细微颗粒物的脱除效率.     

声波团聚对燃煤电厂可吸入颗粒物的排放控制

为了从煤燃烧过程中脱除细粒子（PM_2.5）颗粒物以控制大气可吸入颗粒物（PM₁₀）的污染程度,将高强度的声场运用于气溶胶中以改变颗粒的粒径分布,使粒子团聚为较大的颗粒以在传统的除尘器中脱除.在1～5 kHz、110～140 dB行波声场内对燃煤电厂布袋除尘器收集的飞灰进行声团聚实验,载尘质量浓度为1～5 g/m3,并采用碰撞式分级仪和激光粒度仪MS-2000在线测量颗粒的粒度分布,得到声强和声波频率对团聚效果的影响.在1.72 kHz、140 dB声波团聚实验中,分级仪上的实验结果显示,PM_2.5减少52%～63.6%,PM₁₀减少35.6%～53.3%.     

电除尘器波形板与小芒刺线匹配的优化研究

给出了以波形板、芒刺线作电除尘器收尘极、放电极的实验和数值模拟结果。利用可加偏压的边界探头测量电晕放电条件下近板场强和板面电流分布,芒刺距离、刺长对电晕放电的影响规律和决定最佳板距的因素进行了研究。在此基础上,获得与ZT—24板匹配的小芒刺线的最优几何形状。对波形板配光圆线在放电条件下电场、电流分布作了数值模拟。     

接地极雾化电晕放电除尘器的研究

随着经济的快速发展和排放标准的日益严格,粉尘的去除一直是研究的热点。设计了一种新型的接地极雾化电晕除尘器。该除尘器在放电过程中,对颗粒物荷电的同时使线电极表面液体雾化,从而有效去除粉尘。在试验过程中,首先设定进气的气流速度为1 m/s和3 m/s,改变线电极表面覆盖液体流量及气流方向,研究了接地极雾化负电晕放电伏⁃安特性。其次,设定线电极表面覆盖液体流量为25 mL/min,研究了接地极雾化负电晕放电装置中顺向气流和逆向气流下气流速度对除尘效率的影响。最后,为了研究接地极雾化电晕放电除尘器对高比电阻粉尘的除尘能力,在气流速度为1 m/s的逆向气流中,将比电阻为1.2×1012 Ω·m的水泥粉尘作为高比电阻粉尘进行了试验。结果表明,随着气流速度的增加,除尘效率降低。当气流速度较大的条件下,气流逆向流动时的放电电流比顺向流动时大;在线电极表面覆盖液体流量为25 mL/min时,接地极雾化负电晕放电的电流最大。接地极雾化电晕放电除尘器最优条件为：线电极表面覆盖液体流量为25 mL/min,逆向气流速度为1 m/s。相对于传统的干式电晕放电反应器,接地极雾化电晕放电除尘器对高比电阻粉尘具有更高的除尘效率。     

超宽间距长芒刺静电除尘器电极参数的研究

通过对越宽间距长芒刺静电除尘器同型芒刺不同线间距的对比实验，同型芒刺不同刺长的对比实验以及同板线式静电除尘器的效率对比实验，研究其伏安特性和效率特性，从而确定其放电极与收尘极之间的最佳几何相对尺寸。     

电除尘器内亚微米细颗粒物动态的可视化测试

为了研究电除尘器内气流场对细颗粒物捕集的影响,采用二维粒子成像测速法（2D-PIV）对电除尘器内亚微米细颗粒物的运动规律进行测试.实验中,采用艾灸烟作为示踪粒子,线-板式电除尘器板间距为200 mm,通过改变高压放电极或电晕放电极性进行实验.结果表明,对单线电极电除尘器施加50 kV高压时,线电极周围会形成4个涡旋.对双线电极电除尘器来说,由于涡旋的相互作用,会形成更多的涡旋,且分布在双电晕线之间的4个涡旋更加均匀对称.从涡旋形貌来看,正电晕或负电晕放电具有相似的涡旋分布,采用线电极或芒刺电极时,也具有相似的涡旋分布.采用双芒刺电极时,由于注入更高的放电能量,颗粒物速度大幅提高,最高值可达1.6 m/s,是一次流速的3倍.     

高温热解煤气放电性能的影响因素

为了提高电除尘器净化高温热解煤气时的除尘效率及稳定性，采用实验室高温放电系统研究电除尘器中温度、气氛、气体调质以及电源极性等因素对热解煤气放电性能的影响. 研究结果表明：提高温度，热解煤气的放电电流上升，起晕电压、击穿电压下降，不利于颗粒脱除. 对于高温热解煤气，降低CH₄的体积分数、提高H₂、CO₂的体积分数，使放电电流减小，起晕电压和击穿电压升高，更利于颗粒脱除. 添加水蒸气，起晕电压升高，放电电流减小，电晕放电区间更宽，伏安特性曲线向右偏移，优化了放电性能. 在高温下通过正极性电源施加电压，标准煤气及添加水蒸气调质后的热解煤气都具有较高的击穿电压及正电晕放电区域，性能优于负极性电源.     

济南城区大气PM2.5、PM1.0的污染特征及大气传输

为研究华北平原PM_2.5、PM_1.0的污染特征,于2014年10月至2016年6月在济南城区使用中流量采样器对大气颗粒物样品进行采集,利用离子色谱、碳气溶胶分析仪测定了颗粒物中的水溶性无机离子成分和碳组分。结果表明:济南城区冬季大气细颗粒污染较重,二次离子SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺是PM_2.5、PM_1.0最主要的水溶性无机离子,且更易富集在PM_1.0中。有机碳和元素碳的质量浓度表现为春夏低,秋冬高;二次有机碳的质量浓度在冬季明显升高,且大多分布在粒径>1 μm的颗粒物中。72 h后向气流轨迹表明,来自河北、内蒙古的长距离传输与山东地区的局地传输对济南大气中PM_2.5和PM_1.0的离子质量浓度有重要影响。济南冬季的消光系数高达789.13 Mm^-1, PM_2.5中的二次粒子NH₄⁺、SO₄^2-和NO₃^-与消光系数的相关性较高,是使大气能见度降低的主要因素。     

延吉市PM2.5时空分布特征及其与气象要素的相关性分析

利用延吉市城区3个空气质量监测站2015年PM_2.5浓度小时数据,探讨了延吉市城区PM_2.5时空分布特征,并将PM_2.5浓度与气象要素做相关性分析.研究结果表明: ①延吉市PM_2.5季节浓度由高到低依次为冬季、秋季、春季和夏季.②延吉市PM_2.5月均浓度变化均呈单峰单谷型,其中11月、12月、1月浓度值相对较高,2月开始逐月递减至10月份后开始回升.③PM_2.5日均浓度曲线呈现出尖峰和深谷交替变化的锯齿状.④延吉市城区3个监测点PM_2.5浓度日变化在春季、夏季、秋季和冬季都呈现双峰双谷型.⑤PM_2.5浓度与气压、气温日较差、风速、相对湿度等气象要素之间存在显著地相关性.     

空气幕对厨房内PM2.5控制效果的模拟与分析

厨房烹饪是民居室内PM_2.5污染物的重要来源,为对其进行有效控制,提出了空气幕送风方式。建立厨房物理模型,使用Fluent软件对厨房内的气流组织、温度分布和PM_2.5浓度分布进行了数值模拟。研究了空气幕对厨房内PM_2.5和热流的控制效果,并对3种射流速度进行对比分析。研究结果表明：空气幕射流气流对烹饪区域产生了很好的包裹效应,可以阻隔PM_2.5的扩散和热流的蔓延;可使厨房内PM_2.5排除率提高到44%~75%,平均降温1~2℃。当空气幕射流速度为0.6 m/s时,控制效果最佳。研究结论可对厨房PM_2.5污染的防治提供参考,为空气幕送风系统的研究提供模拟数据和理论依据。     

旋转滑动弧等离子体固氮的物理特性

采用旋转滑动弧等离子体（RGA）进行固氮实验研究. 为了考察在N₂/O₂气氛下放电的物理特性,利用光谱仪、高速摄影仪、示波器等进行研究,考察放电参数、气体体积流量对于氮气的振动温度、氮气的转动温度和电弧特性的影响,以及以上因素对于RGA固氮效果的综合影响. 实验结果表明,放电过程可以生产大量NO_x气体,通过光谱检测可以清晰观测到NO的γ带系、氮气第二正带系和氮气离子第一负带系. 增加放电的氧气体积分数,氮气的振动温度将升高,并伴随着固氮产出的提高;在一定范围内（10%~40%）,氧气体积分数提升在提升固氮效果的同时,对放电稳定性有不利影响. 综合分析表明,接近空气的放电气氛（氧气体积分数为20%）或直接采用空气放电,能够实现旋转滑动弧等离子体放电固氮的最佳效果.     

混凝-电催化氧化深度处理垃圾渗滤液

为了有效减少垃圾渗滤液对环境造成的危害,采用不同混凝-电催化氧化工艺对垃圾渗滤液进行深度处理.利用单因素法分别探究了不同混凝方法、电极类型、电极间距、电流密度等影响因素对垃圾渗滤液的处理效果.采用Ti/Ru-Ir电极对垃圾渗滤液进行Ca(OH)₂+PAM+FeCl₃混凝预处理.结果表明,在电流密度为20 mA/cm²、电极间距为20 mm且反应时间为4 h条件下,COD、氨氮去除率较高.混凝-电催化氧化工艺可以有效深度处理垃圾渗滤液.     

基于气象因素的PM2.5质量浓度预测模型

为得出拟合效果最佳的预测模型,建立了多元回归和机器学习预测模型对PM_2.5质量浓度进行预测。在输入气象因素的基础上,引入污染物质量浓度基础值和周期因素两类变量作为预测输入,并对4种预测模型进行对比研究。研究结果表明:对预测输入进行改进后,多元线性回归预测模型拟合优度由0.52提高至0.64,所选取的气象参数、污染物质量浓度基础值和周期因素能较好地描述PM_2.5质量浓度的日变化情况;与多元线性回归预测模型相比,BP神经网络和支持向量机两种预测模型能较好地捕捉PM_2.5质量浓度与预测输入之间的非线性影响规律,整体拟合优度分别达0.69和0.74,预测准确度较高;支持向量机预测模型可作为PM_2.5质量浓度预测的首选方法。